关键词
人形机器人，电机驱动，电机一体机，电流传感器，位置传感器，高精度，小型化，长续航，安全性，可靠性，汽车级，执行器，机器人关节，灵巧手，48V，电源管理，BMS，IC元器件，系统性完整解决方案
正文
我今天为大家介绍一下MPS在机器人领域的解决方案，大概是这样几个主题，我们从这个发展历程开始讲到市场目标、挑战，后边主要介绍我们的产品应用以及我们一体化的解决方案。
我看到参加的媒体朋友很多都是机器人方面的媒体，我来讲的话其实有点班门弄斧。但是我大概提一下，因为机器人它其实是一个很广的范围，包括很多工业机器人，机械手臂甚至我们说的这个扫地机等，其实也是可以从广义上也可以定义为机器人。
我们今天的主要focus在MPS比较注重的人形机器人领域。因为两个原因，一个原因就是我们感觉到人形机器人在未来的话，它的市场前景是非常好的，另外一个就是说人形机器人和普通的这些工业机器人，还有机械手臂，差别就是它有比较独特的技术方面的挑战。但是我们觉得MPS其实在这方面是有我们一些比较独到的技术优势。所以我们会把主要的关注点，注意力放在人形机器人上面。
既然讲到人形机器人，具身智能，也就是embody intelligence，它有一些特点，类人化、交互性、自适性等等。MPS在机器人领域有很多的solutions。包括电机产品线、AI产品线等等。 我这边的话主要集中在电机驱动这方面，其中看到一些挑战。比如说你既然是人形机器人，你不能只有一个大脑，你还要有身体。这就要讲到运动能力、稳定性等，另外还要讲到安全性，以及这个制造成本等等。
另外一方面就是说人形机器人要动的话，需要很多的关节，需要很多的执行机构。但是这里面就有一个限制，你大家可以想象一下，未来如果说人形机器人进入我们家庭，它能够来帮你做家务，帮你看小孩。那你希望看到的什么样的机器人？如果看到你的机器人的身高大概2米这么高、胳膊很粗，哪怕看小孩做家务，你是不是觉得这个好像心里有点毛毛的，对不对？如果它身材比较娇小，那你就可能觉得放心了。
所以我们的这些机器人里面，关节这些执行机构它必须是非常的小型化，重量也比较轻，但是它要能够输出同样的功率。这个其实就是MPS在这方面的一个优势。因为这个是我们这么二十多年来在DCDC电源方面积累的技术优势，其实都是可以直接应用到人形机器人马达驱动上面的。
另外一方面就讲到了效率，效率其实我觉得是重要的，就是这个机器人本身的它的续航能力。不知道大家有没有注意到，这个在展会上也看到一些人形机器人，他们可能过一段时间可能要躺下来休息。因为机器人即使在站立，它什么都不做的情况下，也在耗电。因为他无论是他的踝关节、髋关节、膝关节，它那些马达还是在继续工作的，那会消耗很多的电量。所以说你要让它休息，就是完全躺平什么都不能做。这个其实对机器人的广泛应用也是一个挑战。因为我们MPS做的电源管理，本身的这些执行机构的驱动效率非常高，这样就可以增加续航时间，这个其实也是很重要的一点。
另外我们讲到可靠性这部分，MPS在这方面是积累了非常多的经验，一直多年来在汽车领域的经验。我们把汽车上面的这些安全标准同样地应用到这个机器人上。所以为什么MPS会在这个人形机器人领域，我们花这么多时间，花这么多精力去做，因为意识到我们能在机器人这个领域为我们的客户提供很多value。另外一方面就是说这个市场的前景是非常巨大的。
我们这边讲到我们这里面有BMS，有AI power，但我今天主要讨论的是跟我们的执行机构，执行器相关的。我们这里列出来所有的这些不同的这些部位，这些关节，它需要多少的执行器，这里面其实有很多，我就不一一去讲。但是你可以看到这里面有一个手部，手部虽然是在整个机器人里面好像不是占很大的比重，但你看到他用的这个执行器其实有很多，有12个，其实还不止，实际上目前如果你要看到这个手的话，它其实超过12个。
那这个手，它有五个指头，而且还有关节。机器人刚开始出来的时候，我们就在讨论到需不需要五个指头。因为我们知道大部分的工作，其实三个手指就可以完成。有些特殊的工作，比如说你在这个公交车上掏皮夹的话，两个指头就够了。但是为什么需要五个指头呢？因为是人形机器人，人形机器人就要像人一样，有两个指标只能称为夹子，三个指头只能称为爪子，四个指头你只能称为蹄子，人手的话一定要是五个指头。
人形机器人对MPS来讲，这是一个很大的机会。五个指头里面有12个执行器，这个执行器，它要么就放在手指关节里，要么就放在手掌里面。无论如何，要把这么多的东西放在一个手里面，绝对是一个非常大的挑战。而且手也不能做得太大。所以也是这个，我们的目标和挑战。另外讲到一个，因为所有的人形机器人，它要走动，必须要有这个电池包的供电。那我们看到目前的这个安全电压范围，现在的主流就是用这个48伏。
48伏也带来一个挑战，为computing去做的，或者为汽车去做的，很多还是都是在针对12伏24伏这样的应用，48伏的其实还不多。MPS的优势就是我们有自己的研发团队，专门focus在这个process。因为MPS虽然是fabless，但是所有的制程都是我们自己开发，这也是一个很大的优势。如果说我们的友商，他们也想去开发这种48伏的应用，他们去找foundary用些standard process。那standard process其实它的划分不会这么细，它可能会给你一个80伏，100伏的。那MPS我们自己开发的话，其实可以根据你的应用需求，像 60伏、65伏、70伏、72伏、75伏、80伏等，我们不会去over design。
这里的好处就是，你看80伏和100伏之间，电压好像只差20伏。但实际上如果你把这个耐压提高20伏，成本会差很多。所以这就是另外一个对MPS来讲的得天独厚的优势，我们有自己的process，可以去按照客户的实际应用去优化。
讲到电压的部分，这是跟我们合作的这些机器人公司，一些典型的应用。包括电压范围、电压capacity、运行时间、功率等等。可以很清楚地看到这个电机，也就是我们讲到的这个执行器、驱动器、马达的数量及编码器。
编码器就是作为这个position sensor（位置传感器），这个其实也是很重要的。因为人形机器人，并不是只让它去搬东西，做一些粗笨的工作，也需要去做一些精细的工作。比如说可以非常准确地拿起一个生的鸡蛋，然后把它破坏掉，对不对？这个就是需要很精确的位置控制，包括速度控制等等。这里面的Motor Driver（电机驱动）也好，Sensor（传感器），Current Sensor（电流传感器）也好，其实都是我们MPS所能提供的。
Ok，下面我就讲一些具体的产品。这边的话就是我们非常典型的三相逆变器，这里大部分的马达都是BLDC无刷直流电机。我们的产品带电流检测功能，以及控制，我们可以把电源管理这部分集成在里面，像这一颗MP(Q)6547A，这个其实是我们最新的一个产品。
这个产品的特点就是，它是全集成的一个三相BLDC的驱动芯片。你可以看到封装是非常小的，但是电流可以达到6安培的峰值。内置的MOS无论是上管还下管，它的内阻都是非常低，而且它有同步整流的功能，内部的这个charge也可以支持百分之百的占空比。另外还有很多的保护功能，更加地安全。这是一个非常适合驱动三相BLDC的非常好的方案，它的小尺寸在机器人领域里面也非常地适合。
这是它里面的一些具体的框图。你可以看到每一个桥壁，都有内部的电流检测。这个电路检测不仅仅是可以用作保护，它也可以用这个电流信息来做各种控制的算法，FOC控制。
另外一个产品MP6543也是针对同样的应用。大家可以看到，它们都是非常小的尺寸。
刚才我也提到很重要的一点，就是位置和转速的检测。MPS一直有磁性传感器和编码器产品。我们现在最新的这个产品MA(Q)600A，它其实一个是非常高精度，也是非常高带宽的位置传感器。和我们的以前用的霍尔传感器的差别就是，它是用非常高灵敏度的TMR。这样的话就是可以达到更高的带宽，更高的精度，更低的误差（INL），所以这个非常适合于一些机器人应用。另外像刚才介绍的产品都是有这个AEC-Q100认证的版本（产品名称带Q），也就是经过车规级认证的版本，所以在品质方面都是非常地可靠。
对，这边的就是一些MA(Q)600A的一些具体的这些数据。
刚才提到我们是用TMR这个技术，除了MA(Q)600A，另外还有一个产品就是MA(Q)900。目前在我们看到在这个机器人应用中，也是非常受欢迎。
那MA(Q)900还是用的霍尔的技术。但是它跟我们上一代的霍尔传感器相比，它的特点就是用差分式的方法。差分式方法的好处就是可以消除寄生的磁场，对磁场精度反应带来的这些影响非常地精确，因为它是一个高精度的位置传感器，在这个机器人领域也看到有非常广阔的应用前景。
这边是它内部的框图，我们可以看到这个噪声其实都是非常低的。主要是因为采用了差分式以后，它具有非常强的这种抗杂散磁场的功能。
另外大家也可以注意到，我们所有的这些产品，无论是位置传感器还是这种电机驱动的芯片，它的尺寸都是非常小巧的。我们的目标其实并不只是做这个semiconductor，我们希望能够提供整体的一体化的解决方案。
这边的话就是讲到，我们除了这个Motor Driver和Sensor以外，我们也有自己的MCU，和我们的Driver控制，配合使用，能够实现FOC的控制。另外一方面，其实我们就是要减小尺寸的，必须要有一个高度的集成化。我们是把这些DCDC，MCU和power stage都集成在一起，做成一个模块。这样的话可以满足非常小的尺寸，非常紧凑型的这种设计。
除了这些device本身以外，各种保护功能也是必不可少的。因为人形机器人如果真的在你家里工作的话，这些功能的安全性是绝对不可以缺少的，甚至可能比汽车上的产品要求更高。比如说这个过流保护，这里面其实防止的就是马达在使用过程中，如果遇到一些阻断的现象，可以获得及时的保护。而且它可以监测电压，当电压发生波动的时候，可以避免这个芯片的损坏。另外内部还有过温保护，一旦因为负载过高引起温度上升的时候，它就会自动切断。同时它会把这些故障全部上报给上位机，这样的话可以及时做处理。
MPS除了IC器件，现在也在做系统方案，比如智能电机、一体式空心杯电机。
建立这样整体的产品线的意义在于什么？就是我们其实在整个工业自动化控制板块里，MPS可能不仅仅再是IC元器件的一个提供商，而是能够提供的一套完整的解决方案。包括这种利用我们集成化的优势做一些驱动和一些控制模块，以及利用我们自己的这些线上资源，把驱动器、磁编码器、电机等整个提供给客户。
机器人灵巧手应用，现在有这样几个态势。可能2024年以前，以特斯拉为代表，这些大家都是做6个自有度，现在至少都是在15个自由度往上。可以理解为，每一个手指大概有三个电机，一共15个，或者17个，最高可以做到21个。
这么多电机怎么全部集成在一个手掌呢？而且通常来说现在人形机器人有一定的运动能力，大概的身高是1.7米左右，当然也有更小的。它的手掌基本上现在是一比一在仿生。所以这个手里边如果塞进去15个甚至20多个电机的话，对电机的尺寸有很高的要求。
大体上技术路线会有两种。一种是叫指节内置电机，就是在你的指关节里边内置这个电机。这个电机有一个很重要的指标就是电机的长度，长度不能太长，否则的话指关键是塞不进去的。
还有一种是掌心内置的电机，就是在你的手掌里，可能是三个电机。基本上现在都是三个一组。这就是我们MPS针对不同应用的内置电机，最小就是从8毫米的电机直径，一直到16毫米，其实我们都有相应的产品。
比如说像掌心内置的这一款，其实你可以看到，后端才是它电机的本体，前端其实是它的减速装置。也就是说，MPS已经利用自己的MCU也好，利用自己的驱动功率器件，自编码器，把我们的驱动器整体集成的这个电机上面，然后通过一些FOC的方式引出来作为外接口。同时把这个电机、减速器以及前端的这一部分也集成进去，就是一种梯形丝杠或者螺丝杠的这种形式。也就是说我们现在MPS在机器人灵巧手这个领域里边，是提供全套的动力系统，而不仅仅是一些独立的IC器件。
后边就是刚才我看给大家提到的，其实我们在跟客户协同开发的时候，也提供一些控制的功能软件，包括一些功能库。这样的话，客户的无论是做灵巧手的厂家，还是做机器人本体的厂家，都可以把开发周期缩到很短。
最后我想稍微再总结一下。人形机器人这个市场它到底什么时候起来，这个我们现在很难估计。但是对于MPS来讲，就是要确保在机器人所有的关键部件中，都有我们自己的solution ready。我是非常相信在这方面，MPS有自己非常独特的技术上的优势。刚才讲到的MPS产品所具备的高功率密度、小尺寸、高效率等这些特点，对未来的人形机器人的发展都是非常重要，非常关键的。另外一方面，我们不仅仅满足只是作为一个component或device的供应商，我们也有自己的total solution，能够提供系统性的完整的解决方案。
